超低压差LDO和传统LDO有什么区别?

提出一个电源指标需求:低噪声、大电流(>=500mA)、高效率,这是一种很常见的设计需求,例如手机中高像素CAM的DVDD电源设计要求就是如此,DCDC电源和传统的LDO(PMOS构成)貌似都无法满足这个需求。

 

这个时候就需要我们的超低压差LDO(NMOS构成)来完成这个艰巨的任务了。
在了解超低压差LDO和传统LDO的区别前,我们先简单了解一下PMOS和NMOS的特性差异:NMOS使用的载流子是电子,而PMOS采用的载流子是空穴,就这导致在相同的工艺尺寸下,NMOS的导通电阻更小,过流能力更强。
我们都知道LDO是线性稳压器,其原理就是通过反馈电阻、误差放大器等模块,使内部的MOS管工作在恒流区(即饱和区),如下图所示,从而使输出电压保持稳定。那么,损耗在MOS管上的功耗就为(Vin-Vout)*Iout。

因此,当Iout非常大的时候,必须降低Vin和Vout间的压差,来减小电源的损耗和发热。

 

在手机、AR等便携式消费电子产品中,LDO的封装通常都是非常小的。传统的PMOS管LDO的过流能力通常在300mA以下,且LDO的drop电压通常也在百mV级别,无论是带载能力、效率、热耗,都无法满足我们文章开头提出的技术指标。

 

我们再详细研究一下NMOS管LDO的内部框图,其主要也是由MOS管、分压电阻、参考电压电路、误差放大器构成的一个负反馈回路。仔细观察会发现其比PMOS LDO多一个BIAS pin,这是因为NMOS管的导通需要Vgs电压大于0,因此BIAS的电压就需要比Vout电压高,规格书中都会有明确标注。

 

最后总结一下:超低压差LDO(NMOS管构成)相比传统LDO(PMOS管构成),其输出电流更大,drop电压更小,效率更高(得益于NMOS管的特性),通常用在对噪声、带载能力都有严格要求的场合。但两者的内部环路模块基本一致,分析方法也相同。

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